申请/专利权人：河北省水利科学研究院(河北省大坝安全管理中心)

申请日：2019-05-20

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN110095310B

主分类号：G01N1/10

分类号：G01N1/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2019.08.30#实质审查的生效;2019.08.06#公开

摘要：本发明涉及一种底泥再悬浮实验装置，包括机架，多个竖直固定设置在机架上的实验管，均匀设置实验管上部侧壁的多个取样管，设置在实验管底部侧壁的扰动管，固定设置在实验管底端的底泥样品管；所述取样管与实验管连通，且设置有阀门，所述扰动管底部与实验管连通，所述扰动管的另一端设置有搅拌桨叶；所述实验管与底泥样品管还设置有密封闸板，本发明将整个实验装置的实验管内模拟的是水层和深度，底泥样品管内盛装的是取样的底泥，用长螺栓将底泥取样管固定在密封闸板底部，打开密封闸板打开搅拌桨叶模拟水流扰动，然后通过取样管对不同深度的水进行取样，还可以通过加热套进行温度模拟。

主权项：1.一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：其包括机架100，多个竖直固定设置在机架100上的实验管1，均匀设置于实验管1上部侧壁的多个取样管2，设置在实验管1底部侧壁的扰动管3，固定设置在实验管1底端的底泥样品管4；所述取样管2与实验管1连通，且设置有阀门，所述扰动管3底部与实验管1连通，所述扰动管3的另一端设置有搅拌桨叶31；所述实验管1与底泥样品管4还设置有密封闸板6，所述密封闸板6与实验管1底端固定连接，所述底泥样品管4通过多个长螺栓7与密封闸板6固定连接，多个所述长螺栓7底部固定设置有托板9，所述底泥样品管4位于密封闸板6与托板9之间；所述底泥样品管4是顶部开口的筒状，所述密封闸板6底部与底泥样品管4设置有密封圈；所述扰动管3的轴线与实验管1的轴线位于上方的夹角是锐角；所述实验管1底部设置有加热套5，所述加热套5位于取样管2和扰动管3之间；所述底泥样品管4与实验管1内径相同，所述密封闸板6的闸孔与底泥样品管4内径相同；还包括水泵8，所述水泵8出水口通过管道与实验管1顶部连通；还包括升降机构，所述升降机构包括驱动电机11、竖直滑轨12、固定托盘13，所述实验管1底部与固定托盘13固定设置，所述驱动电机11的驱动端通过钢丝14与固定托盘13连接，所述竖直滑轨12竖直平行设置在机架100上，所述固定托盘13通过滑套15与竖直滑轨12连接。

全文数据：一种底泥再悬浮实验装置技术领域本发明涉及水生态、水环境检测领域，一种底泥再悬浮实验装置。背景技术底泥一般是指江河湖海的沉积物,是水体的重要组成部分。河湖底泥的物理结构包括与水体相接触的沉积物界面层和界面层下的原沉积物层。沉积物界面层主要由底栖生物及其残体、代谢产物和粘性泥沙组成,其中的污染物质通过溶解、生物分解等作用释放返回至水体，形成河湖污染物的内源污染负荷。因此研究湖泊底泥释放规律及对上覆水质的影响意义重大。素有“华北之肾”美名的白洋淀作为雄安新区与大清河流域的核心水系，恢复白洋淀水生态、水环境对雄安建设的千年大计起着至关重要的作用。因此，本装置拟通过模拟白洋淀污染底泥水下沉积物再悬浮状态，研究污染底泥释放规律及对上覆水质的影响。白洋淀沉积物分为4类：浮泥、流泥、淤泥和淤泥质土。浮泥和流泥含水量85%，是主要污染底泥和污染载体。白洋淀污染底泥平均厚度为20cm-30cm，平均水深3.6米，大部分水域在2米左右，船只、动物与水流等内外因共同作用，可扰动底泥并对上覆水体造成影响。底泥再悬浮实验与释放规律研究通常在实验室内进行，首先到实地采集底泥，然后在实验室模拟水流扰动，然后在水体的不同深度进行采样分析。而在实验室内存在效率问题，大量的样本不能长时间处于待检状态，尤其是在闷热的夏季，长时间待检，样本中的有机物会影响检测结果，因此需要开辟更高效的快速检测方法。水体底部的沉积物再悬浮实验与释放规律研究是水体治理的重点，由于白洋淀面积大，取样只有具有代表性，方可保障数据的准确性，因此研究的工作量非常大。现在市场上对水体底泥的再悬浮研究装置少之又少，都是各个单位自己制作，控制参数单一，数据结论偏差大，没有一种使用方便，工作效率高且具有多情景模拟水下底泥的再悬浮实验装置。现有使用的一种底泥测试装置，只能安装样品后加水，这样水流冲击样品，对样品造成很大扰动，并且需待水体底层回复平静后才能进行下一步，致使实验结果偏差较大，每一个样本实验时间较长，很大部分时间停留在等待注水、水体稳定、底泥回复平静等环节，且实用性不强、效率低、实验结果偏差大。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种底泥再悬浮实验装置。为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种底泥再悬浮实验装置，其包括机架，多个竖直固定设置在机架上的实验管，均匀设置于实验管上部侧壁的多个取样管，设置在实验管底部侧壁的扰动管，固定设置在实验管底端的底泥样品管；所述取样管与实验管连通，且设置有阀门，所述扰动管底部与实验管连通，所述扰动管的另一端设置有搅拌桨叶；所述实验管与底泥样品管还设置有密封闸板，所述密封闸板与实验管底端固定连接，所述底泥样品管通过多个长螺栓与密封闸板固定连接，多个所述长螺栓底部固定设置有托板，所述底泥样品管位于密封闸板与托板之间；所述底泥样品管是顶部开口的筒状，所述密封闸板底部与底泥样品管设置有密封圈。进一步的说，所述扰动管的轴线与实验管的轴线位于上方的夹角是锐角。进一步的说，所述实验管底部设置有加热套，所述加热套位于取样管和扰动管之间。进一步的说，所述底泥样品管与实验管内径相同，所述密封闸板的闸孔与底泥样品管内径相同。进一步的说，还包括水泵，所述水泵出水口通过管道与实验管顶部连通。进一步的说，还包括升降机构，所述升降机构包括驱动电机、竖直滑轨、固定托盘，所述实验管底部与固定托盘固定设置，所述驱动电机的驱动端通过钢丝与固定托盘连接，所述竖直滑轨竖直平行设置在机架上，所述固定托盘通过滑套与竖直滑轨连接。进一步的说，所述固定托盘还设置有辅助支撑架。进一步的说，所述机架上还设置有用于控制水泵的开关。进一步的说，所述机架上还设置有用于控制驱动电机的开关。进一步的说，所述机架上还设置有用于控制加热套的开关。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明将整个实验装置的实验管内模拟的是水层和深度，底泥样品管内盛装的是取样的底泥，用长螺栓将底泥取样管固定在密封闸板底部，打开密封闸板打开搅拌桨叶模拟水流扰动，然后通过取样管对不同深度的水进行取样，还可以通过加热套进行温度模拟。在实验前需要将实验管内充满水，由于密封闸板的存在可以实现注水和取样底泥安装同时进行，最重要的是对实验管进行加水时不会对样品底泥产生影响，安装完底泥样品管后，实验管内的水基本已经处于稳定状态，此时将密封闸板打开，水与底泥接触此时水体比较稳定，可以立即进行实验操作。注水对底泥样品基本不影响，实验结果更具有参考性。托板外沿设置长螺栓，用来将底泥取样管固定在密封闸板上，方便固定，取放方便。扰动管倾斜向上，通过桨叶对扰动管内的水流进行搅动，进而影响实验管内的水体，达到实验目的。底泥样品管内径、密封闸板内径、实验管内径均相同，避免内径变化影响水流扰动，避免变径影响实验目标物的扩散。水泵可以通过电源开关控制，轻易完成对实验管的注水，避免自来水直接注入水中的消毒剂影响实验的含氧量和PH值等参数，本技术方案用水都是经过长时间静置的自然水。多个实验管固定在固定托盘上，再通过滑轨、滑套、钢丝与驱动电机驱动端连接，这样可以对整个实验管进行升降，对于过程的实验管便于操作观察，可以模拟更深的水体，可以达到3-4米，操作人员观察实验不用辅助爬梯工作，使工作人员的工作环境更加简单、安全、方便。固定托板的辅助支架可以使较高的实验管更加稳定。对于水泵的上水，加热套的加热，固定托盘的升降都可以将控制开关集中设置，方便操作还更加美观。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本发明的整机结构示意图；图2是本发明的实验管结构示意图。其中：1实验管、2取样管、3扰动管、31搅拌桨叶、4底泥样品管、5加热套、6密封闸板、7长螺栓、8水泵、9托板、11驱动电机、12竖直滑轨、13固定托盘、14钢丝、15滑套、16辅助支撑架、100机架。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。本发明、发明涉及用于水下动力被扰动频繁底泥的释放规律及对上覆水质的影响，特别是一种室内多情景模拟水下沉积物再悬浮状态的方法及装置。如图1、2所示的一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：其包括机架100，多个竖直固定设置在机架100上的实验管1，均匀设置于实验管1上部侧壁的多个取样管2，设置在实验管1底部侧壁的扰动管3，固定设置在实验管1底端的底泥样品管4；所述取样管2与实验管1连通，且设置有阀门，所述扰动管3底部与实验管1连通，所述扰动管3的另一端设置有搅拌桨叶31；所述实验管1与底泥样品管4还设置有密封闸板6，所述密封闸板6与实验管1底端固定连接，所述底泥样品管4通过多个长螺栓7与密封闸板6固定连接，多个所述长螺栓7底部固定设置有托板9，所述底泥样品管4位于密封闸板6与托板9之间；所述底泥样品管4是顶部开口的筒状，所述密封闸板6底部与底泥样品管4设置有密封圈。所述扰动管3的轴线与实验管1的轴线位于上方的夹角是锐角。所述实验管1底部设置有加热套5，所述加热套5位于取样管2和扰动管3之间。所述底泥样品管4与实验管1内径相同，所述密封闸板6的闸孔与底泥样品管4内径相同。本技术方案还包括水泵8，所述水泵8出水口通过管道与实验管1顶部连通。本技术方案还包括升降机构，所述升降机构包括驱动电机11、竖直滑轨12、固定托盘13，所述实验管1底部与固定托盘13固定设置，所述驱动电机11的驱动端通过钢丝14与固定托盘13连接，所述竖直滑轨12竖直平行设置在机架100上，所述固定托盘13通过滑套15与竖直滑轨12连接。所述固定托盘13还设置有辅助支撑架16。所述机架100上还设置有用于控制水泵8的开关。所述机架100上还设置有用于控制驱动电机11的开关。所述机架100上还设置有用于控制加热套5的开关。本发明在使用时将设备通上电源，打开水泵8的电源水泵8将水箱内的水送入实验管1内，与此同时将盛装有底泥的底泥样品管4放置在托板9上，悬拧长螺栓7的螺母将底泥样品管4升起，将底泥样品管4的上沿与密封闸板6底部的密封环抵触并压紧，此时密封闸板6是关闭的，当实验管1内的水位达到指定高度后水泵停止。实验管1内的温度通过加热套5控制，达到实验条件后，悬拧密封闸板6的手柄，将闸板抽出，这样实验管1内的水与底泥样品管4内的底泥接触，待闸板彻底抽离到位后，启动扰动管3内的桨叶使扰动管3内的水流搅动实验管1内的水体。达到实验条件后，通过取样管2对实验管1内不同深度的水样。当需要对实验管1高度进行调整时启动驱动电机11通过钢丝14调整固定托盘13即可。实验完成后可以按照上述过程的逆向拆装即可。密封闸板6是一个扁腔内嵌置一个闸板，闸板的两面分别于扁腔之间设置密封条，扁腔底部侧壁开设对应的孔，扁腔的两个侧壁外分别于实验管1和底泥样品管4连接，展板一端设置螺杆，并延伸出扁腔，再设置手柄。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

权利要求：1.一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：其包括机架（100），多个竖直固定设置在机架（100）上的实验管（1），均匀设置于实验管（1）上部侧壁的多个取样管（2），设置在实验管（1）底部侧壁的扰动管（3），固定设置在实验管（1）底端的底泥样品管（4）；所述取样管（2）与实验管（1）连通，且设置有阀门，所述扰动管（3）底部与实验管（1）连通，所述扰动管（3）的另一端设置有搅拌桨叶（31）；所述实验管（1）与底泥样品管（4）还设置有密封闸板（6），所述密封闸板（6）与实验管（1）底端固定连接，所述底泥样品管（4）通过多个长螺栓（7）与密封闸板（6）固定连接，多个所述长螺栓（7）底部固定设置有托板（9），所述底泥样品管（4）位于密封闸板（6）与托板（9）之间；所述底泥样品管（4）是顶部开口的筒状，所述密封闸板（6）底部与底泥样品管（4）设置有密封圈。2.根据权利要求1所述的一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：所述扰动管（3）的轴线与实验管（1）的轴线位于上方的夹角是锐角。3.根据权利要求1所述的一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：所述实验管（1）底部设置有加热套（5），所述加热套（5）位于取样管（2）和扰动管（3）之间。4.根据权利要求1所述的一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：所述底泥样品管（4）与实验管（1）内径相同，所述密封闸板（6）的闸孔与底泥样品管（4）内径相同。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：还包括水泵（8），所述水泵（8）出水口通过管道与实验管（1）顶部连通。6.根据权利要求1-4任一项所述的一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：还包括升降机构，所述升降机构包括驱动电机（11）、竖直滑轨（12）、固定托盘（13），所述实验管（1）底部与固定托盘（13）固定设置，所述驱动电机（11）的驱动端通过钢丝（14）与固定托盘（13）连接，所述竖直滑轨（12）竖直平行设置在机架（100）上，所述固定托盘（13）通过滑套（15）与竖直滑轨（12）连接。7.根据权利要求6的一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：所述固定托盘（13）还设置有辅助支撑架（16）。8.根据权利要求5的一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：所述机架（100）上还设置有用于控制水泵（8）的开关。9.根据权利要求6的一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：所述机架（100）上还设置有用于控制驱动电机（11）的开关。10.根据权利要求3的一种底泥再悬浮实验装置，其特征在于：所述机架（100）上还设置有用于控制加热套（5）的开关。

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